PLATO: PLAnetary Transits and Oscillations of stars
von Ruth Titz-Weider (DLR), August 2024, überarbeitet März 2025
Missionsidee
Bisher hat man noch keinen erdähnlichen Planeten in der lebensfreundlichen, habitablen Zone um einen sonnenähnlichen Stern gefunden, auch wenn es in den vergangenen Jahrzehnten immer wieder sensationsheischend in den Medien verkündet wurde. Erdähnlich bedeutet, dass er in vielen Merkmalen der Erde ähnelt. Also beispielsweise, dass er einen ähnlichen Radius und Masse hat, es sich mit großer Wahrscheinlichkeit um einen Gesteinsplanet handelt, und das seine Umlaufzeit zu seinem Stern – der ähnlich unserer Sonne ist – etwa ein Jahr beträgt. Letzteres würde bedeuten, dass der Planet in etwa den Abstand zu seinem Stern hat, dass moderate Temperaturen auf seiner Oberfläche herrschen. Zwar gibt es einige Planeten mit Radius oder Masse der Erde, aber oft sind beide Werte nicht gleichzeitig bekannt oder man kann den Stern und sein Alter nicht genau klassifizieren.
Künstlerische Darstellung des PLATO-Satelliten. Quelle: ©ESA / ATG medialab
Das erklärte Ziel der PLATO-Mission: erdähnliche Planeten in der habitablen Zone sonnenähnlicher Sterne zu finden und weiter zu charakterisieren. Aber die Mission umfasst auch die genaue Untersuchung der Zentralsterne, inklusive Altersbestimmung.
Organisation
PLATO ist eine Satellitenmission der ESA, der europäischen Weltraumorganisation, die 2014 als sogenannte M-Klasse-Mission im Rahmen des Programms „Cosmic Vision“ ausgewählt wurde (M3). Der Satellite und seine Nutzlast werden gemeinsam von der ESA und einem internationalen Konsortium wissenschaftlicher Institute entwickelt. Beide werden dabei von einer Vielzahl indsutrieller Zulieferer unterstützt. Die nominelle Mission ist vier Jahre, die technischen Voraussetzungen für einen Betrieb von insgesamt 8,5 Jahren sind gegeben.
Aufkleber des PLATO-Mission Consortiums mit den teilnehmenden Ländern. Quelle: DLR unter CC BY-NC-ND 3.0
Instrument
In der PLATO-Nutzlast ist ein neuartiges Teleskop-Design mit 26 Kameras realisiert. Jede Kamera ist ausgestattet mit einer Weitwinkeloptik von 12 cm Öffnung und vier großformatigen CCD-Sensoren in der Fokalebene. Die Sensoren sind im sichtbaren Licht empfindlich. 24 dieser Kameras, die so genannten ‚normalen‘ Kameras, werden mehr als 100.000 Sterne beobachten, um Planetentransits zu entdecken. Die beiden anderen Kameras haben eine besondere Aufgabe. Bei ihnen wird das CCD sehr häufig – alle 2,5 Sekunden statt 25 Sekunden – ausgelesen, um die genaue Ausrichtung des Satelliten sicherzustellen. Diese beiden ‚schnellen‘ Kameras sind mit einem speziellen Rot- bzw. Blaufilter ausgestattet, so kann man Transitereignisse in beiden Wellenlängenbereichen aufzeichnen.
Darstellung einer PLATO-Kamera: im Tubus befindet sich die Optik, das oben angebrachte Schutzschild soll den Einfall von Streulicht vermeiden. Quelle: PLATO Mission Consortium
Wie und wohin schaut PLATO?
Jeweils sechs Kameras bilden eine Gruppe, deren Blickfelder leicht gegeneinander versetzt sind. Das zentrale Feld wird von allen 26 Kameras erfasst, die Außenbereiche dann in Abstufungen von 18, 12 und sechs Kameras. Die drei verschiedenen Schattierungen geben die Anzahl der Kameras wieder. Sterne im zentralen Feld werde demnach mit einer höheren photometrischen Genauigkeit vermessen als die in der Peripherie. Dieses große Feld, etwa 49° x 49°, entspricht etwa 5% der gesamten Himmelssphäre.
Eine Abbildung des Blickfelds des PLATO-Satelliten kann hier gefunden werden: Nascimbeni et al. A&A, 694, A313 (2025)
Die Auswahl der Beobachtungsfelder beruht auf einem langen und tiefgreifenden Optimierungsprozess. 2023 wurde das erste Beobachtungsfeld ausgesucht, auf das PLATO für eine lange Zeit, mehr als ein Jahr, schauen soll. Die Auswahl der Felder ist entscheidend für die Mission, um die richtigen Sterne in den Blick zu bekommen. Das Feld liegt in der südlichen Himmels-Hemisphäre, in der Nähe des Sterns Canopus im Sternbild Schiffskiel. Auf dem Bild sind die beiden PLATO-Felder in blau gezeichnet und zum Vergleich die Felder der Kepler-Mission (magenta), K2-Mission (grün) und CoRoT (rot).
Hier können Sie eine Abbildung des PLATO-Blickfelds finden: Nascimbeni et al. A&A, 694, A313 (2025). Das Bild zeigt das erste PLATO-Feld (blau, unten links), ein mögliches zweites Feld zur Beobachtung später in der Lebenszeit der Mission (blau, oben rechts), sowie zum Vergleich die Felder der Kepler/K2-Mission (magenta/grün) und CoRoT (rot).
Bodengebundene Teleskope werden die Masse der von PLATO entdeckten Planeten mithilfe der der Radialgeschwindigkeitsmethode bestimmen.
Orbit
PLATO wird wie auch das James Webb Weltraumteleskop am sogenannten Lagrange- oder Librationspunkt 2, arbeiten. Dieser Punkt, oder besser Gebiet, ist etwa 1,5 Millionen Kilometer von der Erde entfernt in Verlängerung der Verbindungslinie Sonne-Erde. Hier heben sich die Anziehungskräfte von Sonne und Erde auf und die Raumsonde kann ohne Energieeinsatz „ruhen“.
Schematische „Draufsicht“ des Erdorbits um die Sonne und eingezeichnet die 5 stabilen Lagrangepunkte L1 bis L5. PLATO wird um den L2 (rechts im Bild) kreisen. Bildquelle: NASA, STScI
Erwartungen
PLATO wird helle Sterne beobachten. Die Interessantesten bilden eine Gruppe von etwa 15.000 Zwergsternen und Unterriesen, deren Spektraltyp zwischen F5 und K7 liegt mit Helligkeiten kleiner als 11 Magnituden. Für diese Objekte wird man die Planeten- und Sternparameter mit höchster Genauigkeit bestimmen.
Eine zweite Gruppe dient vor allen Dingen der Statistik. Bei ihnen werden die Lichtkurven zur Reduzierung der Datenmenge bereits an Bord berechnet. Die Gruppe umfass ca. 250.000 Sterne, auch hier Zwergsterne und Unterriesen, aber enthält auch schwächere Sterne mit einer Helligkeit von kleiner 13 Magnituden. Für die meisten dieser Sterne wird es eine gute Radiusbestimmung geben, aber nicht unbedingt Astroseismologie oder Nachfolgemessungen durch die Radialgeschwindigkeitsmethode.
Man darf gespannt sein, wenn PLATO Ende 2026 mit einer Ariane-6-Trägerrakete startet und dann die ersten Messungen kommen.
Besuchen Sie die PLATO-Missionsseite der ESA und die Webseite des PLATO-Konsortiums um mehr zu erfahren.
Informationen zur PLATO Mission in wissenschaftlicher Tiefe sind im kürzlichen Review-Paper zu finden (Englisch): Rauer et al. (2024)